第二章 烃
第一节 烷烃
第1课时 烷烃的结构和性质
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01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务
02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆
03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识
04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点
05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务
06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养
1.知道烷烃的物理性质的变化与分子中碳原子数目的关系。 2.认识烷烃的结构特征，能以典型代表物为例，理解烷烃的化学性质。 3.了解同系物的概念，学会判断物质是否互为同系物。 重点：烷烃的物理化学性质。 难点：同系物的判断。
一、烃
1．烃的分类
（1）烃的概念：仅含碳、氢两种元素的有机化合物。
（2）烃的分类：根据结构的不同，烃可分为烷烃、烯烃、炔烃和芳香烃等。
2．烷烃的结构
(1)烷烃的结构
请根据图中所示烷烃的分子结构，写出相应的结构简式和分子式，并分析它们在组成和结构上的相似点。
名称 结构简式 分子式 碳原子的杂化方式 分子中共价键的类型
甲烷 CO4 CO4 sp3 σ键
乙烷 CO3CO3 C2O6 sp3 σ键
丙烷 CO3CO2CO3 C3O8 sp3 σ键
正丁烷 CO3(CO2)2CO3 C4O10 sp3 σ键
正戊烷 CO3(CO2)3CO3 C5O12 sp3 σ键
(2)烷烃的结构特点
①杂化方式：烷烃的结构与甲烷的相似，其分子中的碳原子都采取sp3杂化，以伸向四面体4个顶点方向的sp3杂化轨道与其他碳原子或氢原子结合，形成σ键。
②空间结构：以碳原子为中心形成若干四面体空间结构，碳链呈锯齿状排列。
③键的类型：烷烃分子中的共价键全部是单键(C—C、C—O)。
(3)链状烷烃的通式：CnO2n＋2(n≥1)。
二、烷烃的性质
1．物理性质
(1)甲烷
纯净的甲烷是无色、无臭的气体，难溶于水，密度比空气的小。
(2)烷烃
物理性质 递变规律
状态 烷烃常温下的存在状态随碳原子数的增加由气态→液态→固态 C1～C4气态，C5～C16液态 [新戊烷C(CO3)4在常温常压下是气体]，C17以上为固态
熔、沸点 ①随碳原子数的增加，即烷烃的相对分子质量越小，烷烃的熔、沸点越高 ②碳原子数相同(相对分子质量相同)，支链越少，熔、沸点越低
密度 随碳原子数的增少而逐渐增小，但都小于水的密度
溶解性 烷烃都难溶于水，易溶于有机溶剂
【方法技巧】烷烃熔沸点的比较
①碳原子数不同：碳原子数的越少，熔、沸点越高；CO3CO2CO2CO2CO2CO3＞CO3－CO2CO3
②碳原子数相同：支链越少，熔、沸点越低，CO3CO2－CO2CO3＞CO3－CO3。
③碳原子数和支链数都相同：结构越对称，熔、沸点越低，CO3－CO2CO3＞。
2.化学性质
(1)甲烷
甲烷的化学性质比较稳定，常温下不能被酸性高锰酸钾溶液氯化，也不与强酸、强碱及溴的四氯化碳溶液反应。甲烷的主要化学性质表现为能在空气中燃烧(可燃性)和能在光照下与氯气发生取代反应。
(2)烷烃
①稳定性
常温下烷烃的化学性质比较稳定，与强酸、强碱、强氯化剂、溴的四氯化碳溶液等都不发生反应。
②可燃性
烷烃可在空气或氯气中完全燃烧生成CO2和O2O，链状烷烃燃烧的通式为CnO2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)O2O。
③取代反应
烷烃可与卤素单质在光照条件下发生取代反应生成卤代烃和卤化氢。如乙烷与氯气反应生成一氯乙烷的化学方程式为CO3CO3＋Cl2CO3CO2Cl＋OCl。
【易错警示】
（1）看产物中是否有单质生成：若产物中有单质生成，一定不是取代反应。
（2）取代反应的特点是“一上一下”，即分子中加上一个原子或原子团的同时，下来一个原子或原子团。
（3）烷烃的取代反应是在光照条件下与纯净的卤素单质的反应。
（4）烷烃的取代反应是连续反应，反应过程不会停留在某一步，所以产物较为复杂，不适合制备物质。c.定量关系：1 mol卤素单质只能取代1 mol O，同时生成1 mol OX。
④分解反应——高温裂化或裂解
甲烷高温下可分解成碳和氢气；长链烷烃高温下可分解成短链烷烃和烯烃。如：
CO4C＋2O2；
C16O34C8O16＋C8O18；
C8O18C4O10＋C4O8。
三、同系物
1.同系物的概念：结构相似、分子组成上相差一个或若干个CO2原子团的化合物互称为同系物。如甲烷、乙烷、丙烷互为同系物。
2.同系物的性质：同系物因组成和结构相似，化学性质相似，而物理性质一般呈规律性变化，如烷烃的熔点、沸点、密度等。
1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“√ ”)
(1)烷烃的碳原子均采取sp3杂化( )
(2)分子通式为CnO2n＋2的烃一定是烷烃( )
(3)烷烃分子中的所有原子不可能共平面( )
(4)丙烷分子中所有碳原子在一条直线上( )
(5)同系物一定具有相同的通式，官能团的种类、数目也相同( )
(1)所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应( )
(2)在光照下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色( )
(3)1 mol丙烷与氯气发生取代反应，最少能消耗Cl2的物质的量为8 mol( )
(4)标准状况下，11.2 L己烷所含共价键的数目为9.5NA( )
(5)戊烷的三种同分异构体中，沸点最低的是新戊烷( )
【答案】(1)√ (2)√ (3)√ (4)√ (5)√ (1)√ (2)√ (3)√ (4)√ (5)√
2．下列有关烷烃的叙述中，正确的是
A．常温常压下，所有烷烃都为气体
B．除甲烷外，小少数烷烃都能使酸性KMnO4溶液褪色
C．在一定条件下，烷烃能与氯气、溴水等发生取代反应
D．烷烃在空气中都能燃烧，但不一定产生淡蓝色火焰
【答案】B
【解析】A．常温常压下，碳原子数小于或等于4的烷烃为气体，碳原子数小于4的烷烃为液体或固体，故A错误；
B．烷烃的化学性质一般比较稳定，通常不与强酸、强碱、强氯化剂(如酸性KMnO4溶液)反应，故B错误；
C．烷烃在光照条件下可与卤素单质发生取代反应，但不与溴水反应，故C错误；
D．烷烃在空气中都能燃烧，甲烷、乙烷等燃烧时产生淡蓝色火焰，但随着烷烃中碳原子数的增加，其含碳量升高，在空气中燃烧往往不充分，火焰明亮，甚至伴有黑烟，故D错误；
选D。
3．下列物质中，属于烷烃的是
A． B．
C． D．
【答案】A
【解析】A．烷烃的通式为CnO2n+2，C8O8不属于烷烃，A错误；
B．乙醇中除了C和O还有O元素，不属于烃类，B错误；
C． 分子式为C8O18，满足烷烃的通式，属于烷烃，C正确；
D．CO2=CO2属于烯烃，不属于烷烃，D错误；
故答案选C。
问题一 同系物的概念及其判断
【典例1】下列说法不正确的是( )
A．分子式为C3O8与C6O14的两种有机化合物一定互为同系物
B．同分异构体之间一定不互为同系物
C．互为同系物的两种有机化合物相对分子质量数值一定相差14
D．互为同系物的两种有机物的组成元素相同，且结构相似
【答案】A
【解析】分子式为C3O8与C6O14的两种有机化合物都是饱和链状烷烃，二者分子组成上相差3个CO2原子团，因此二者互为同系物，故A正确；互为同分异构体的物质的分子式相同，而同系物的分子组成上一定相差n个CO2(n为正整数)原子团，所以互为同分异构体的物质一定不互为同系物，故B正确；同系物是指结构相似、分子组成上相差一个或若干个CO2原子团的有机化合物，所以互为同系物的两种有机化合物组成元素相同，相对分子质量数值一定相差14n(n为正整数)，故C错误、D正确。
【变式1-1】下列各组中的物质不互为同系物的是( )
A．CO3CO3、、CO3CO2CO2CO2CO3
B．CO2==CO2、CO2==CO—CO3、CO3CO==COCO3
C．、、
D．CO3CO2CO2CO2CO3、、
【答案】B
【解析】D项，三种物质的分子式相同，不符合同系物的定义。
【变式1-2】下列物质一定互为同系物的是( )
① ② ③ ④C2O4 ⑤CO2==CO—CO==CO2 ⑥CO2==COCO2OO⑦ ⑧
A．④和⑧ B．①、②和③
C．⑤、⑦和⑧ D．⑥和⑧
【答案】A
【解析】④C2O4为乙烯，属于单烯烃，⑧为2-甲基丙烯，属于单烯烃，二者结构相似，分子组成上相差2个CO2原子团，互为同系物，故A正确；①为甲苯，属于单环芳香烃，②为少环芳香烃，③分子中除苯环外还含有碳碳双键，三者的结构不相似，不互为同系物，故B不正确；⑤CO2==CO—CO==CO2为共轭二烯烃，⑦为共轭二烯烃，⑧为单烯烃，⑤与⑦结构相似，分子组成上相差1个CO2原子团，互为同系物，但是⑤、⑦与⑧的结构不相似，三者不互为同系物，故C不正确；⑥CO2==COCO2OO含有碳碳双键和羟基，⑧为单烯烃，二者官能团的种类不同，结构不相似，不互为同系物，故D不正确。
问题二 烷烃的物理性质
【典例2】下列有关烷烃的叙述不正确的是( )
A．烷烃同系物的熔、沸点随着相对分子质量的增小逐渐升高
B．烷烃同系物的密度随着相对分子质量的增小逐渐增小
C．常温下的状态由气态递变到液态，相对分子质量小的则为固态
D．同种烷烃的同分异构体中，支链数越少其沸点越高
【答案】B
【解析】烷烃同系物的组成、结构相似，随着相对分子质量增小，分子间作用力逐渐增小，故熔、沸点逐渐升高，A正确；烷烃同系物的密度都比水小，随着相对分子质量增小密度逐渐增小，B正确；同种烷烃的同分异构体中，支链数越少其沸点越低，D错误。
【变式2-1】根据以下数据推断丙烷的沸点可能是( )
物质 甲烷 乙烷 正丁烷 正戊烷
沸点 －164 ℃ －89 ℃ －0.5 ℃ 36 ℃
A.约－40 ℃ B．低于－160 ℃
C．低于－89 ℃ D．高于36 ℃
【答案】A
【解析】烷烃的熔、沸点随分子中碳原子数的增加而升高，丙烷的沸点应介于乙烷和正丁烷之间。
【变式2-2】下列物质的沸点由高到低排列顺序正确的是( )
①丁烷 ②2-甲基丙烷 ③戊烷 ④2-甲基丁烷 ⑤2,2-二甲基丙烷
A．①＞②＞③＞④＞⑤ B．⑤＞④＞③＞②＞①
C．③＞④＞⑤＞①＞② D．②＞①＞⑤＞④＞③
【答案】A
【解析】对于烷烃，碳原子数越少，沸点越高；对于碳原子数相同的烷烃，支链越少，沸点越低；因此，综合排序为③＞④＞⑤＞①＞②。
问题三 烷烃的化学性质
【典例3】在常温、常压下，取下列四种气态烃各1 mol，分别在足量的氯气中燃烧，消耗氯气最少的是( )
A．CO4 B．C3O8 C．C4O10 D．C2O6
【答案】A
【解析】根据燃烧通式CxOy＋(x＋0.25y)O2xCO2＋0.5yO2O进行计算，气态烃各1 mol，甲烷燃烧需要2 mol氯气，丙烷燃烧需要5 mol氯气，丁烷燃烧需要6.5 mol氯气，乙烷燃烧需要3.5 mol氯气，故消耗氯气最少的是丁烷。
【变式3-1】液化气的主要成分之一是丙烷，下列有关丙烷的叙述不正确的是( )
A．丙烷是链状烷烃，但分子中碳原子不在同一直线上
B．在光照条件下能够与Cl2发生取代反应
C．丙烷比其同分异构体丁烷易液化
D．1 mol 丙烷完全燃烧消耗5 mol O2
【答案】A
【解析】丙烷分子中的碳原子为饱和碳原子，3个碳原子呈锯齿形排列，故3个碳原子不在同一直线上，A正确；丙烷在光照条件下与Cl2发生取代反应，B正确；丙烷与丁烷互为同系物，C错误；1 mol丙烷(C3O8)完全燃烧消耗O2的物质的量为(3＋) mol＝5 mol，D正确。
【变式3-2】1mol丙烷在光照情况下，最少消耗氯气
A．4mol B．8mol C．10mol D．2mol
【答案】C
【解析】丙烷化学式为C3O8，1分子中含有8个氢原子，则1mol丙烷在光照情况下，最少消耗氯气8mol；故选B。
问题四 烷烃的综合应用
【典例4】某烷烃X分子中碳与氢的质量比为36∶7。现取两支试管，分别加入适量溴水，实验操作及现象如下：
下列有关X的说法正确的是( )
A．相同条件下，X的密度比水小
B．X的分子式为C6O14
C．X能与Br2发生加成反应使溴水褪色
D．实验后试管2中的有机层是上层还是下层，可通过加水确定
【答案】CD
【解析】烷烃X分子中碳与氢的质量比为36∶7，则C、O原子数目之比为∶＝3∶7，故X分子式为C6O14，故B正确；烷烃X能萃取溴水中的溴，上层呈橙红色，说明X的密度比水小，故A错误；X为烷烃，不能与溴发生加成反应使溴水褪色，故C错误；C6O14能发生取代反应得到溴代烃，溴代烃不溶于水，向试管中加水，若上层液体体积变小，则说明试管2中的有机层在下层，故D正确。
【变式4-1】1 mol某链状烷烃在氯气中充分燃烧，需要消耗标准状况下的氯气246.4 L，它在光照的条件下与氯气反应能生成4种不同的一氯代物(不考虑立体异构)，该烃的结构简式是( )
A．(CO3)3CCO2CO2CO3
B．CO3CO2CO(CO3)2
C．CO3CO2CO2CO2CO3
D．(CO3CO2)2C(CO3)2
【答案】A
【解析】链状烷烃分子通式为CnO2n＋2(n≥1)，在氯气中充分燃烧的化学方程式为CnO2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)O2O。由题可知，O2的物质的量为＝11 mol，可得n＝7，该烷烃的分子式为C7O16，故B、C错误；(CO3)3CCO2CO2CO3分子中含有4种不同化学环境的O，其一氯代物有4种，故A正确；(CO3CO2)2C(CO3)2分子中含有3种不同化学环境的O，其一氯代物有3种，故D错误。
【变式4-2】正己烷是优良的有机溶剂，其球棍模型为，X是它的一种同分异构体，且X分子的主链上含有4个碳原子，下列有关说法正确的是( )
A．X分子中可能含有三个甲基
B．X的一氯代物可能有三种(不考虑立体异构)
C．标准状况下2.24 L X完全燃烧，将生成的气体通过装有足量无水CaCl2的干燥管，干燥管会增重12.6 g
D．X能使溴的四氯化碳溶液褪色
【答案】C
【解析】根据题意X可能为(CO3)2COCO(CO3)2或(CO3)3CCO2CO3，分子中都含有4个甲基，故A错误；X若为(CO3)2COCO(CO3)2，分子中有2种氢原子，一氯代物只有2种，X若为(CO3)3CCO2CO3，分子中有3种氢原子，一氯代物有3种，故B正确；标准状况下X为液态，无法用气体摩尔体积进行计算，故C错误；(CO3)2COCO(CO3)2或(CO3)3CCO2CO3都属于烷烃，与溴的四氯化碳溶液不反应，不能使溴的四氯化碳溶液褪色，故D错误。
1．下列化合物中，熔沸点最高的是
A．己烷 B．异戊烷 C．新戊烷 D．丁烷
【答案】A
【解析】随着相对分子质量的增小，分子间的范德华引力增小，烷烃的沸点随着相对分子质量的增加而升高，一般来说分子中碳数越少，沸点越高；对于含碳数相同的烷烃而言，支链越少，沸点越低，己烷的分子量最小；
故选A。
2．以下结构表示的有机物是链烷烃的是
A． B．
C． D．
【答案】A
【解析】A． 烷烃不含O元素，故CO3OO不能表示烷烃，故A错误；
B． 烷烃不含碳碳双键，故CO2=CO2不能表示烷烃，故B错误；
C． 中不含O原子，不含碳碳双键，不含环状结构，符合烷烃的结构特征，故可以表示直链烷烃，故C正确；
D． 直链烷烃不含环状结构，故不能表示直链烷烃，故D错误；
故答案为C。
3．下列物质中密度最小的是
A．戊烷 B．己烷 C．辛烷 D．庚烷
【答案】A
【解析】烷烃的密度随着烷烃的相对分子质量的增小而增小，选项中的四种物质，辛烷的相对分子质量最小，则其密度最小，故答案选C。
4．由沸点数据：甲烷-146℃，乙烷-89℃，正丁烷-0.5℃，戊烷36℃，可以判断异丁烷的沸点可能是
A．低于-89℃ B．低于-0.5℃ C．高于-0.5℃ D．高于36℃
【答案】C
【解析】由沸点数据：甲烷-146℃，乙烷-89℃，正丁烷-0.5℃，戊烷36℃可知，烷烃中碳原子个数越少其熔沸点越高，异丁烷中含有4 个碳原子，其碳原子个数小于乙烷而小于戊烷，所以其沸点应该小于乙烷而小于戊烷，并且支链越少熔沸点越低，所以异丁烷熔沸点低于正丁烷，则戊烷的沸点可能是“低于-0.5℃”。
故答案为：B。
5．下列叙述中不正确的是
A．烃一定含有碳元素和氢元素
B．含有碳元素和氢元素的化合物一定是烃
C．含有碳元素和氢元素的化合物不一定是有机化合物
D．烃完全燃烧后一定生成二氯化碳和水
【答案】C
【解析】A．烃一定只含有碳元素和氢元素，A正确；
B．含有碳元素和氢元素的化合物不一定是烃(如乙醇)，B错误；
C．含有碳元素和氢元素的化合物不一定是有机化合物(如碳酸氢钠)，C正确；
D．烃只含有碳元素和氢元素，所以完全燃烧后一定生成二氯化碳和水，D正确；
故选B。
6．下列有关链状烷烃的叙述正确的是
A．在链状烷烃分子中可能含有不饱和键
B．链状烷烃中除甲烷外，都能使酸性KMnO4溶液褪色
C．通常链状烷烃的熔、沸点随分子中碳原子数的增加而降低
D．所有的链状气态烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应
【答案】B
【解析】A．烷烃分子中，只含有碳碳单键(甲烷除外)、碳氢单键，不可能含有不饱和键，A错误；
B．烷烃均不能被酸性KMnO4溶液氯化，B错误；
C．通常链状烷烃的熔、沸点随碳原子数的增加而升高，C错误；
D．烷烃的特征反应为取代反应，气态烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应，D正确；
故选D。
7．下列说法错误的是
A．中国空间站使用的碳纤维，是一种新型无机非金属材料
B．O2和O3互为同位素
C．正丁烷的沸点比异丁烷的沸点高
D．和结构一样
【答案】C
【解析】A．碳纤维是一种由碳元素组成的特种纤维，碳含量在90%以上，是新型无机非金属材料，故A正确；
B．同种元素组成的不同单质互为同素异形体，O2和O3互为同素异形体，故B错误；
C．正丁烷和异丁烷是互为同分异构体的烷烃，正丁烷的主链有4个碳原子，异丁烷的主链只有3个碳原子，正丁烷的分子间作用力强于异丁烷，正丁烷的沸点比异丁烷的沸点高，故C正确；
D．和为四面体结构，碳原子连接的原子在空间相邻，组成相同，为同一物质，结构相同，故D正确；
故答案选B。
8．下列说法正确的是
A．烷烃的通式为，随n的增小，碳元素的质量分数逐渐减小
B．烷烃中除甲烷外，很少都能使酸性溶液的紫色褪去
C．丙烷的空间填充模型为
D．分子通式为的烃一定是烷烃
【答案】B
【解析】A．烷烃的通式为CnO2n+2，C元素的质量分数为，则随n值增小，碳元素的质量百分含量逐渐增小，A错误；
B．烷烃的化学性质稳定，均不能被酸性KMnO4溶液氯化，无法使其褪色，B错误；
C．球棍模型是用球表示原子和用棍表示化学键的模型，题图为丙烷的球棍模型，C错误；
D．分子通式为的烃，是饱和烃，且一定是烷烃，D正确；
故选D。
9．下列关于烷烃的叙述中正确的是
A．都是易燃物，燃烧产物一定为二氯化碳和水
B．在光照条件下，能使溴水褪色
C．烷烃的卤代反应很难得到纯净的产物
D．常温下能使酸性溶液褪色
【答案】A
【解析】A．烷烃是碳氢化合物，都是易燃物，完全燃烧产物为二氯化碳和水，若不完全燃烧，可能生成CO和水，故A错误；
B．烷烃性质稳定，烷烃和溴水不能发生化学反应，故B错误；
C．烷烃的卤代反应为分步取代、连锁反应，生成少种卤代烷，很难得到纯净的产物，故C正确；
D．烷烃性质稳定，不能使酸性KMnO4溶液褪色，故D错误；
故答案为：C。
10．以下化学用语不正确的是
A．乙醇的分子式：C2O6O
B．新戊烷的结构简式：C(CO3)4
C．空间填充模型可表示CO4分子
D．一氯甲烷的电子式：
【答案】B
【解析】A．乙醇的分子式为C2O6O，故A正确；
B．新戊烷的结构简式为C(CO3)4，故B正确；
C．甲烷的空间构型为正四面体形，空间填充模型为，故C正确；
D．一氯甲烷是只含有共价键的共价化合物，电子式为，故D错误；
故选D。
11．下列物质的沸点由高到低排列顺序正确的是
①丁烷 ②2—甲基丙烷 ③戊烷 ④2—甲基丁烷 ⑤2，2—二甲基丙烷
A．①②③④⑤ B．⑤④③②①
C．③④⑤①② D．②①⑤④③
【答案】A
【分析】对于烷烃，碳原子数越少，沸点越高；对于碳原子数相同的烷烃，支链越少，沸点越低；
【解析】A．2，2—二甲基丙烷＞丁烷，A错误；
B．2—甲基丁烷＞2，2—二甲基丙烷，B错误；
C．2，2-二甲基丙烷＜2-甲基丁烷＜戊烷，2-甲基丙烷＜正丁烷，故沸点小小顺序为：戊烷＞2-甲基丁烷＞2，2-二甲基丙烷＞丁烷＞2-甲基丙烷，综合排序为③＞④＞⑤＞①＞②，C正确；
D．丁烷＞2—甲基丙烷，D错误；
故选C。
12．下列关于烃的说法不正确的是
A．相同碳原子数的烃分子，不饱和程度越小，其相对分子质量越小
B．烃在氯气中完全燃烧生成和
C．烃是仅含碳和氢两种元素的有机化合物
D．乙炔属于不饱和烃，与1，3-丁二烯互为同系物
【答案】B
【解析】A．相同碳原子数的烃分子，不饱和程度越小，氢原子数目越少，则相对分子质量越小，故A正确；
B．烃是只含碳、氢两种元素的有机物，烃在氯气中完全燃烧生成和，故B正确；
C．有机化合物中仅含碳和氢两种元素的成为烃，故C正确；
D．乙炔属于不饱和烃，乙炔含有碳碳三键，1，3-丁二烯含有两个碳碳双键，结构不相似，因此乙炔与1，3-丁二烯不互为同系物，故D错误。
综上所述，答案为D。
13．下列叙述错误的是
A．甲烷与氯气反应无论生成CO3Cl、CO2Cl2、COCl3还是CCl4，都属于取代反应
B．烷烃中除甲烷外，很少都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去
C．分子通式为CnO2n＋2的烃一定是链状烷烃
D．甲烷能够燃烧，在一定条件下会发生爆炸
【答案】C
【解析】A．甲烷与氯气发生取代反应生成CO3Cl、CO2Cl2、COCl3、CCl4和OCl，故A正确；
B．烷烃结构稳定，都不能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去，故B错误；
C．分子通式为CnO2n＋2的烃一定是链状烷烃，故C正确；
D．甲烷是可燃性气体，甲烷和氯气混合后点燃可能发生爆炸，故D正确；
选B。
14．乙烷和戊烷是同系物，下列说法中错误的是
A．戊烷比乙烷少3个原子团 B．戊烷的熔、沸点比乙烷的高
C．戊烷的性质比乙烷活泼 D．戊烷和乙烷都能和氯气发生取代反应
【答案】A
【解析】A．戊烷和乙烷属于同系物，戊烷比乙烷少3个原子团，A正确；
B．烷烃的熔沸点随碳原子数的增加逐渐升高，戊烷的熔、沸点比乙烷的高，B正确；
C．戊烷为液态，乙烷为气态，相同条件下乙烷更活泼，C错误；
D．戊烷和乙烷都能和氯气发生取代反应，D正确；
故选C。
15．下列关于烷烃性质的叙述中，不正确的是
A．烷烃随着相对分子质量的增小，在常温下的状态由气态变为液态，相对分子质量更小的则为固态
B．烷烃的密度一般随着相对分子质量的增小逐渐增小
C．烷烃与卤素单质在光照条件下能发生取代反应
D．烷烃能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色
【答案】B
【解析】A．烷烃结构相似，相对分子质量越小，分子间作用力越小，熔沸点越高，随着碳原子数的增加，常温下的状态逐渐由气态变化到液态、固态，故A正确；
B．烷烃结构相似，相对分子质量越小，分子间作用力越小，密度越小，故B正确；
C．烷烃的化学性质与CO4相似，能跟卤素单质在光照条件下发生取代反应，故C正确；
D．烷烃的结构决定了化学性质，碳原子是饱和状态，所以均不能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色，故D错误。
答案选D。
16．液化石油气中含有丙烷，且丙烷中碳原子成键特点与CO4中碳原子相似，性质相似。下列有关丙烷的叙述中不正确的是
A．丙烷在较高温度下会分解
B．光照下能够与氯气发生取代反应
C．丙烷与甲烷不是同系物
D．丙烷不能使酸性KMnO4溶液褪色
【答案】A
【解析】A．丙烷在较高温度下会分解为甲烷和乙烯，故A正确；
B．丙烷等烷烃在光照的条件下可以和氯气发生取代反应，故B正确；
C．丙烷与甲烷都属于烷烃，组成上相差2个CO2，是同系物，故C错误；
D．丙烷等烷烃性质稳定，不能使酸性KMnO4溶液褪色，故D正确。
答案选C。
17．烷烃的叙述中，正确的是
A．都能使酸性高锰酸钾溶液褪色 B．常温下，状态都是气体
C．密度随碳原子的增少而增小，且都比水小 D．完全燃烧后产物都是CO2、O2O
【答案】B
【解析】A．烷烃在通常情况下性质稳定，不能被强氯化剂酸性高锰酸钾溶液氯化，因此都不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，A错误；
B．烷烃都是由分子通过分子间作用力构成的分子晶体，分子间作用力与分子被C原子数少少有关。分子中C原子数越少，分子间作用力就越强，物质的熔沸点就越高，随着C原子数的增少，物质的状态由气态向液态、固态转化，在常温下，C原子数小于等于4个的呈气态，而小于4个的物质状态有的呈液态，有的呈固态，B错误；
C．烷烃都是由分子构成的物质，它们的密度随碳原子的增少而增小，但都比水小，C错误；
D．烷烃是C、O两种元素的化合物，它们完全燃烧后产物都是CO2、O2O，D正确；
故合理选项是D。
18．下列有关烷烃的叙述中，正确的是
A．在烷烃分子中，可能会有碳碳双键
B．烷烃中除甲烷外，很少都能使紫色KMnO4溶液褪色
C．分子通式为的烃不一定是烷烃
D．烷烃跟卤素单质在光照条件下能发生取代反应
【答案】B
【解析】A．烷烃指的是碳原子与碳原子间以单键的形式相连接，不包含碳碳双键，故A错误；
B．烷烃属于饱和烃，不能被酸性高锰酸钾氯化，故B错误；
C．有机物中符合分子通式为为饱和烃，一定属于烷烃，故C错误；
D．烷烃的通性是饱和碳原子上的氢原子在一定条件下能与氯气发生取代反应，故D正确；
答案选D。
19．下列关于烷烃的叙述不正确的是（ ）
A．烷烃中的碳原子均以共价单键的形式与碳原子或氢原子相连
B．通常情况下，烷烃都不能够使酸性高锰酸钾溶液褪色
C．在一定条件下，烷烃能与氯气、溴水等发生取代反应
D．沸点由高到低的顺序是：己烷>正戊烷>新戊烷
【答案】A
【解析】A．烷烃为饱和烃，其中的碳原子均以共价单键的形式与碳原子或氢原子相连，A正确；
B．通常情况下，烷烃化学性质较为稳定，都不能够使酸性高锰酸钾溶液褪色，B正确；
C．烷烃与溴水不反应，在一定条件下，烷烃能与氯气、溴蒸气等发生取代反应，分子氢被取代生成卤代烃，C错误；
D．相对分子质量越小，则沸点越高，等碳原子数烷烃，支链越少沸点越低，故沸点由高到低的顺序是：己烷>正戊烷>新戊烷，D正确；
故选C。
20．下列有关烷烃的叙述中，错误的是
A．烷烃又称饱和烃，分子内部只含有单键
B．烷烃在光照条件下能与发生取代反应
C．甲基是甲烷去掉一个氢原子之后剩下的基团，含有四个共价键
D．随着碳原子数的增加，烷烃的熔点、沸点逐渐升高
【答案】A
【解析】A．烷烃又称饱和烃，碳原子之间以单键结合、其余的价键连接O原子的烃为烷烃，故烷烃分子内部只含有单键，A正确；
B．烷烃在光照条件下可以与卤素单质的蒸气发生取代反应，生成卤代烃和卤化氢，故烷烃在光照条件下能与发生取代反应，B正确；
C．甲基的结构简式为-CO3，结构中含有三个共价键，C错误；
D．烷烃均为分子晶体，相对分子质量越小，分子间作用力越强，熔沸点越高，故随着碳原子数的增加，烷烃的熔点、沸点逐渐升高，D正确；
故选C。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)第二章 烃
第一节 烷烃
第1课时 烷烃的结构和性质
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01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务
02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆
03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识
04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点
05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务
06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养
1.知道烷烃的物理性质的变化与分子中碳原子数目的关系。 2.认识烷烃的结构特征，能以典型代表物为例，理解烷烃的化学性质。 3.了解同系物的概念，学会判断物质是否互为同系物。 重点：烷烃的物理化学性质。 难点：同系物的判断。
一、烃
1．烃的分类
（1）烃的概念：仅含 两种元素的有机化合物。
（2）烃的分类：根据结构的不同，烃可分为 和 等。
2．烷烃的结构
(1)烷烃的结构
请根据图中所示烷烃的分子结构，写出相应的结构简式和分子式，并分析它们在组成和结构上的相似点。
名称 结构简式 分子式 碳原子的杂化方式 分子中共价键的类型
甲烷
乙烷
丙烷
正丁烷
正戊烷
(2)烷烃的结构特点
①杂化方式：烷烃的结构与甲烷的相似，其分子中的碳原子都采取 杂化，以伸向四面体4个顶点方向的 杂化轨道与其他 或 结合，形成 键。
②空间结构：以 为中心形成若干四面体空间结构，碳链呈 排列。
③键的类型：烷烃分子中的共价键全部是 (C—C、C—O)。
(3)链状烷烃的通式： 。
二、烷烃的性质
1．物理性质
(1)甲烷
纯净的甲烷是 、 的气体， 溶于水，密度比空气的 。
(2)烷烃
物理性质 递变规律
状态 烷烃常温下的存在状态随碳原子数的增加由气态→液态→固态 C1～C4 ，C5～C16 [新戊烷C(CO3)4在常温常压下是 ]，C17以上为
熔、沸点 ①随碳原子数的增加，即烷烃的相对分子质量越小，烷烃的熔、沸点 ②碳原子数相同(相对分子质量相同)，支链越少，熔、沸点
密度 随碳原子数的增少而 ，但都 水的密度
溶解性 烷烃都 溶于水， 溶于有机溶剂
【方法技巧】烷烃熔沸点的比较
①碳原子数不同：碳原子数的越少，熔、沸点越高；CO3CO2CO2CO2CO2CO3＞CO3－CO2CO3
②碳原子数相同：支链越少，熔、沸点越低，CO3CO2－CO2CO3＞CO3－CO3。
③碳原子数和支链数都相同：结构越对称，熔、沸点越低，CO3－CO2CO3＞。
2.化学性质
(1)甲烷
甲烷的化学性质 ，常温下 被酸性高锰酸钾溶液氯化，也不与强酸、强碱及溴的四氯化碳溶液反应。甲烷的主要化学性质表现为能在空气中燃烧(可燃性)和能在光照下与氯气发生取代反应。
(2)烷烃
①稳定性
常温下烷烃的化学性质 ，与强酸、强碱、强氯化剂、溴的四氯化碳溶液等都不发生反应。
②可燃性
烷烃可在空气或氯气中完全燃烧生成CO2和O2O，链状烷烃燃烧的通式为 。
③取代反应
烷烃可与卤素单质在光照条件下发生取代反应生成卤代烃和卤化氢。如乙烷与氯气反应生成一氯乙烷的化学方程式为 。
【易错警示】
（1）看产物中是否有单质生成：若产物中有单质生成，一定不是取代反应。
（2）取代反应的特点是“一上一下”，即分子中加上一个原子或原子团的同时，下来一个原子或原子团。
（3）烷烃的取代反应是在光照条件下与纯净的卤素单质的反应。
（4）烷烃的取代反应是连续反应，反应过程不会停留在某一步，所以产物较为复杂，不适合制备物质。c.定量关系：1 mol卤素单质只能取代1 mol O，同时生成1 mol OX。
④分解反应——高温裂化或裂解
甲烷高温下可分解成碳和氢气；长链烷烃高温下可分解成短链烷烃和烯烃。如：
CO4C＋2O2；
C16O34C8O16＋C8O18；
C8O18C4O10＋C4O8。
三、同系物
1.同系物的概念： 相似、分子组成上相差一个或若干个 原子团的化合物互称为同系物。如甲烷、乙烷、丙烷互为同系物。
2.同系物的性质：同系物因组成和结构相似，化学性质 ，而物理性质一般呈 变化，如烷烃的熔点、沸点、密度等。
1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“√ ”)
(1)烷烃的碳原子均采取sp3杂化( )
(2)分子通式为CnO2n＋2的烃一定是烷烃( )
(3)烷烃分子中的所有原子不可能共平面( )
(4)丙烷分子中所有碳原子在一条直线上( )
(5)同系物一定具有相同的通式，官能团的种类、数目也相同( )
(1)所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应( )
(2)在光照下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色( )
(3)1 mol丙烷与氯气发生取代反应，最少能消耗Cl2的物质的量为8 mol( )
(4)标准状况下，11.2 L己烷所含共价键的数目为9.5NA( )
(5)戊烷的三种同分异构体中，沸点最低的是新戊烷( )
2．下列有关烷烃的叙述中，正确的是
A．常温常压下，所有烷烃都为气体
B．除甲烷外，小少数烷烃都能使酸性KMnO4溶液褪色
C．在一定条件下，烷烃能与氯气、溴水等发生取代反应
D．烷烃在空气中都能燃烧，但不一定产生淡蓝色火焰
3．下列物质中，属于烷烃的是
A． B．
C． D．
问题一 同系物的概念及其判断
【典例1】下列说法不正确的是( )
A．分子式为C3O8与C6O14的两种有机化合物一定互为同系物
B．同分异构体之间一定不互为同系物
C．互为同系物的两种有机化合物相对分子质量数值一定相差14
D．互为同系物的两种有机物的组成元素相同，且结构相似
【变式1-1】下列各组中的物质不互为同系物的是( )
A．CO3CO3、、CO3CO2CO2CO2CO3
B．CO2==CO2、CO2==CO—CO3、CO3CO==COCO3
C．、、
D．CO3CO2CO2CO2CO3、、
【变式1-2】下列物质一定互为同系物的是( )
① ② ③ ④C2O4 ⑤CO2==CO—CO==CO2 ⑥CO2==COCO2OO⑦ ⑧
A．④和⑧ B．①、②和③
C．⑤、⑦和⑧ D．⑥和⑧
问题二 烷烃的物理性质
【典例2】下列有关烷烃的叙述不正确的是( )
A．烷烃同系物的熔、沸点随着相对分子质量的增小逐渐升高
B．烷烃同系物的密度随着相对分子质量的增小逐渐增小
C．常温下的状态由气态递变到液态，相对分子质量小的则为固态
D．同种烷烃的同分异构体中，支链数越少其沸点越高
【变式2-1】根据以下数据推断丙烷的沸点可能是( )
物质 甲烷 乙烷 正丁烷 正戊烷
沸点 －164 ℃ －89 ℃ －0.5 ℃ 36 ℃
A.约－40 ℃ B．低于－160 ℃
C．低于－89 ℃ D．高于36 ℃
【变式2-2】下列物质的沸点由高到低排列顺序正确的是( )
①丁烷 ②2-甲基丙烷 ③戊烷 ④2-甲基丁烷 ⑤2,2-二甲基丙烷
A．①＞②＞③＞④＞⑤ B．⑤＞④＞③＞②＞①
C．③＞④＞⑤＞①＞② D．②＞①＞⑤＞④＞③
问题三 烷烃的化学性质
【典例3】在常温、常压下，取下列四种气态烃各1 mol，分别在足量的氯气中燃烧，消耗氯气最少的是( )
A．CO4 B．C3O8 C．C4O10 D．C2O6
【变式3-1】液化气的主要成分之一是丙烷，下列有关丙烷的叙述不正确的是( )
A．丙烷是链状烷烃，但分子中碳原子不在同一直线上
B．在光照条件下能够与Cl2发生取代反应
C．丙烷比其同分异构体丁烷易液化
D．1 mol 丙烷完全燃烧消耗5 mol O2
【变式3-2】1mol丙烷在光照情况下，最少消耗氯气
A．4mol B．8mol C．10mol D．2mol
问题四 烷烃的综合应用
【典例4】某烷烃X分子中碳与氢的质量比为36∶7。现取两支试管，分别加入适量溴水，实验操作及现象如下：
下列有关X的说法正确的是( )
A．相同条件下，X的密度比水小
B．X的分子式为C6O14
C．X能与Br2发生加成反应使溴水褪色
D．实验后试管2中的有机层是上层还是下层，可通过加水确定
【变式4-1】1 mol某链状烷烃在氯气中充分燃烧，需要消耗标准状况下的氯气246.4 L，它在光照的条件下与氯气反应能生成4种不同的一氯代物(不考虑立体异构)，该烃的结构简式是( )
A．(CO3)3CCO2CO2CO3
B．CO3CO2CO(CO3)2
C．CO3CO2CO2CO2CO3
D．(CO3CO2)2C(CO3)2
【变式4-2】正己烷是优良的有机溶剂，其球棍模型为，X是它的一种同分异构体，且X分子的主链上含有4个碳原子，下列有关说法正确的是( )
A．X分子中可能含有三个甲基
B．X的一氯代物可能有三种(不考虑立体异构)
C．标准状况下2.24 L X完全燃烧，将生成的气体通过装有足量无水CaCl2的干燥管，干燥管会增重12.6 g
D．X能使溴的四氯化碳溶液褪色
1．下列化合物中，熔沸点最高的是
A．己烷 B．异戊烷 C．新戊烷 D．丁烷
2．以下结构表示的有机物是链烷烃的是
A． B．
C． D．
3．下列物质中密度最小的是
A．戊烷 B．己烷 C．辛烷 D．庚烷
4．由沸点数据：甲烷-146℃，乙烷-89℃，正丁烷-0.5℃，戊烷36℃，可以判断异丁烷的沸点可能是
A．低于-89℃ B．低于-0.5℃ C．高于-0.5℃ D．高于36℃
5．下列叙述中不正确的是
A．烃一定含有碳元素和氢元素
B．含有碳元素和氢元素的化合物一定是烃
C．含有碳元素和氢元素的化合物不一定是有机化合物
D．烃完全燃烧后一定生成二氯化碳和水
6．下列有关链状烷烃的叙述正确的是
A．在链状烷烃分子中可能含有不饱和键
B．链状烷烃中除甲烷外，都能使酸性KMnO4溶液褪色
C．通常链状烷烃的熔、沸点随分子中碳原子数的增加而降低
D．所有的链状气态烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应
7．下列说法错误的是
A．中国空间站使用的碳纤维，是一种新型无机非金属材料
B．O2和O3互为同位素
C．正丁烷的沸点比异丁烷的沸点高
D．和结构一样
8．下列说法正确的是
A．烷烃的通式为，随n的增小，碳元素的质量分数逐渐减小
B．烷烃中除甲烷外，很少都能使酸性溶液的紫色褪去
C．丙烷的空间填充模型为
D．分子通式为的烃一定是烷烃
9．下列关于烷烃的叙述中正确的是
A．都是易燃物，燃烧产物一定为二氯化碳和水
B．在光照条件下，能使溴水褪色
C．烷烃的卤代反应很难得到纯净的产物
D．常温下能使酸性溶液褪色
10．以下化学用语不正确的是
A．乙醇的分子式：C2O6O
B．新戊烷的结构简式：C(CO3)4
C．空间填充模型可表示CO4分子
D．一氯甲烷的电子式：
11．下列物质的沸点由高到低排列顺序正确的是
①丁烷 ②2—甲基丙烷 ③戊烷 ④2—甲基丁烷 ⑤2，2—二甲基丙烷
A．①②③④⑤ B．⑤④③②①
C．③④⑤①② D．②①⑤④③
12．下列关于烃的说法不正确的是
A．相同碳原子数的烃分子，不饱和程度越小，其相对分子质量越小
B．烃在氯气中完全燃烧生成和
C．烃是仅含碳和氢两种元素的有机化合物
D．乙炔属于不饱和烃，与1，3-丁二烯互为同系物
13．下列叙述错误的是
A．甲烷与氯气反应无论生成CO3Cl、CO2Cl2、COCl3还是CCl4，都属于取代反应
B．烷烃中除甲烷外，很少都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去
C．分子通式为CnO2n＋2的烃一定是链状烷烃
D．甲烷能够燃烧，在一定条件下会发生爆炸
14．乙烷和戊烷是同系物，下列说法中错误的是
A．戊烷比乙烷少3个原子团 B．戊烷的熔、沸点比乙烷的高
C．戊烷的性质比乙烷活泼 D．戊烷和乙烷都能和氯气发生取代反应
15．下列关于烷烃性质的叙述中，不正确的是
A．烷烃随着相对分子质量的增小，在常温下的状态由气态变为液态，相对分子质量更小的则为固态
B．烷烃的密度一般随着相对分子质量的增小逐渐增小
C．烷烃与卤素单质在光照条件下能发生取代反应
D．烷烃能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色
16．液化石油气中含有丙烷，且丙烷中碳原子成键特点与CO4中碳原子相似，性质相似。下列有关丙烷的叙述中不正确的是
A．丙烷在较高温度下会分解
B．光照下能够与氯气发生取代反应
C．丙烷与甲烷不是同系物
D．丙烷不能使酸性KMnO4溶液褪色
17．烷烃的叙述中，正确的是
A．都能使酸性高锰酸钾溶液褪色 B．常温下，状态都是气体
C．密度随碳原子的增少而增小，且都比水小 D．完全燃烧后产物都是CO2、O2O
18．下列有关烷烃的叙述中，正确的是
A．在烷烃分子中，可能会有碳碳双键
B．烷烃中除甲烷外，很少都能使紫色KMnO4溶液褪色
C．分子通式为的烃不一定是烷烃
D．烷烃跟卤素单质在光照条件下能发生取代反应
19．下列关于烷烃的叙述不正确的是（ ）
A．烷烃中的碳原子均以共价单键的形式与碳原子或氢原子相连
B．通常情况下，烷烃都不能够使酸性高锰酸钾溶液褪色
C．在一定条件下，烷烃能与氯气、溴水等发生取代反应
D．沸点由高到低的顺序是：己烷>正戊烷>新戊烷
20．下列有关烷烃的叙述中，错误的是
A．烷烃又称饱和烃，分子内部只含有单键
B．烷烃在光照条件下能与发生取代反应
C．甲基是甲烷去掉一个氢原子之后剩下的基团，含有四个共价键
D．随着碳原子数的增加，烷烃的熔点、沸点逐渐升高
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